高中化學教學中微型實驗的改進及實踐

梁 芳 廣西南寧市邕寧高級中學

“微”是微型實驗顯著的特征之一，也是與傳統實驗相比不同之處，既要從化學用料、試劑等方面微量處理，還需微縮和簡化實驗操作技術與方法，當然前提是不能影響正常的實驗效果。在高中化學教學中，教師需對原有實驗進行改進，將微型實驗積極落實到實踐中，輔助學生順利學習化學理論知識，使其感悟實驗原理，增強記憶效果。

一、結合具體教材內容，精心設計微型實驗

在高中化學教學中，要想讓微型實驗更好地為課堂教學提供服務，首先教師需考慮到具體教材內容，以及教學目標和需求等因素，據此精心設計微型實驗，配合常規實驗的操作與正常教學計劃的實施。因此，高中化學教師在平常教學中應當事先認真研究教材內容，從中發現或者制造運用微型實驗的契機，合理設計微型實驗，并準備好相應的微型儀器和其他材料，助推學生在不影響原有實驗效果前提下學習化學知識，提高他們的學習效率。

比如，氯元素是高中化學課程中系統研究的第一個非金屬元素，氯是一種典型的活潑單質，正因其自身特質，較易與其他物質發生反應生成全新的化合物，氯化鈉即為其中之一，相比鈉及其化合物，氯及其化合物的性質和轉化更為復雜，教師在開展“氯及其化合物”教學時，應結合課本中相關知識點來設計微型實驗。化學教師可設計“電解飽和食鹽水”微型實驗：將處于飽和的食鹽水裝入空的青霉素小藥瓶中，緊接著在青霉素小藥瓶頂端的塑料蓋上相繼插入一次性注射管與大頭針，切記不能將大頭針相碰。隨后將電池盒負極與大頭針相連，電池盒正極則與另一根相連，安裝電池后立即放出大量氣泡。經觀察可發現，與電池盒正極相連的大頭針附近區域形成大量黃綠色氣體并散發出刺鼻氣味，此時在管口放置濕潤的淀粉-KI試紙，試紙顏色轉為藍色。產生均勻氣體后利用洗滌劑制造氣泡，再用火柴將氣泡點燃，會出現持續重復的微小爆鳴聲，最后將瓶蓋打開，滴入1～2滴無色酚酞試液，發現藥瓶內溶液變為紅色。這樣讓學生通過微型實驗證明在電解飽和食鹽水過程中有氯氣生成，使他們切實感受到化學的魅力。

二、利用微型實驗導課，引發學生學習熱情

在一節課中，難度最大的一個環節并非難點或者疑點知識的講授，而是新課導入這一環節，只有做好導入工作，才有助于后續各項教學規劃的順利推進，起到事半功倍的效果，可謂是獲益良多。在高中化學課堂教學中，教師同樣可利用微型實驗導入新課，結合具體知識主題設計相應的微型實驗，并盡可能突出趣味性，目的是讓課堂一開始就吸引住學生的注意力，引發他們學習新化學知識的熱情與動力，使其積極踴躍地參與到新課探索中。

例如，在進行“鈉及其化合物”教學時，雖然金屬鈉是一種典型的活潑金屬單質，但是學生對其了解并不多，本節課主要介紹鈉的性質，常見的鈉的化合物及其形成原理和性質，利用微型實驗能夠加深他們對相關知識的理解與認識。課堂上，教師可以運用微型實驗導入新課，具體來說，事先將一小塊金屬鈉藏在酒精燈的燈芯內，包裹嚴實，不要露在外面，設計導語：大家都知道平常點燃酒精燈用的是火柴，現在用清水也能將酒精燈點燃，大家是否相信？學生結合個人認知與經驗思考后說出自己是否相信，引起他們的好奇心，活躍課堂氣氛。接著，教師用滴管往酒精燈的燈芯上滴幾滴水，一會兒能聽到“啪”的一聲響，酒精燈被點燃，學生的學習熱情也被點燃，教師借機設疑：大家知道酒精燈為什么會被點燃嗎？使其思考和研究實驗原理，引領他們討論和總結，發現鈉遇到水會發生劇烈的化學反應，放出氫氣和大量的熱，從而把酒精點燃。如此，教師在新課導入環節利用有趣的微型實驗，不僅可以引發學生的學習熱情，還能夠讓他們快速進入到學習狀態。

三、借助微型實驗優勢，優化原有實驗教學

在高中化學課程教學中，本身就安排有不少的化學實驗，如果按照課程中提供的實驗展開教學，將會用到大量的化學原料與試劑，部分化學反應可能會對周邊環境產生一定的污染，影響到空氣、水或者土壤的質量。為避免化學實驗造成材料浪費或者破壞環境，教師可借助微型實驗的優勢滲透綠色化學思想，優化原有實驗教學，引導學生結合微型實驗學習新知識，加強他們對化學原理的理解、鞏固與認知。

在這里，以“乙醇”教學為例，教師先帶領學生學習乙醇的物理性質，了解乙醇的分子式、結構式、結構簡式、官能團，以及球棍模型與比例模型兩種分子模型，再引導他們通過微型實驗探究乙醇的化學性質。接著，教師指導學生操作乙醇與鈉反應的微型實驗：先往試管中加入5 mL左右的無水乙醇，再往里面放入2 g左右的金屬鈉，試管中將有氣泡產生；將放出的氣體用試管搜集起來，點燃，用一個燒杯罩在上方，發現可以在空氣中安靜地燃燒，火焰呈淡藍色；燃燒后燒杯壁上有水珠生成，迅速倒轉燒杯后向其中加入澄清石灰水，石灰水不會變渾濁。接著，教師引領學生結合實驗過程與現象得出結論：金屬鈉能夠將乙醇分子中的羥基氫置換，生成乙醇鈉和氫氣，讓他們寫出化學方程式2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑，使其了解這一微型實驗的反應原理。之后，教師指導學生繼續采用微型實驗探索乙醇的化學性質，研究乙醇同氧氣的反應生成二氧化碳與水，而在銅的催化下則生成三聚乙醛與水，乙醇與酸性KMnO4溶液或酸性重鉻酸鉀溶液反應能夠直接氧化成乙酸，輔助他們更好地認識乙醇。

四、運用微型實驗良機，鍛煉學生動手能力

微型化學實驗，即在實驗過程中盡可能減少對化學試劑的使用，獲取研究所需化學信息的實驗技術與方式。雖然用到的化學試劑較少，但是效果同樣能夠達到明顯、安全、方便、準確，降低污染率等目的。高中化學教師在日常教學中需依據教學需求科學設計微型實驗，運用微型實驗的良機為學生提供更多親自動手進行實驗的機會，包括方案設計、步驟操作、現象積累與歸納結論等，使其在實驗中探索神奇的化學世界，使學生實踐和動手操作能力得到強化。

在“離子反應”教學實踐中，教師指導學生動手操作微型實驗“氯化鈉在水中的溶解和電離”，按照課本中提供的裝置按照以下步驟進行：第一步，在燒杯中放入氯化鈉固體；第二步，取出碳棒并擦凈，插入盛有純水的燒杯中；第三步，將氯化鈉固體逐勺加入純水中。可以看到在第一步中小燈泡不會發光，因為離子無法自由移動；第二步中小燈泡也不會發光，原因是自由移動的離子濃度太小；第三步中小燈泡逐漸變亮，因為氯化鈉溶于水后能夠離解成自由移動的離子。使其發現規律：某些物質溶于水離解成自由移動的離子后能夠導電，而且離子的濃度越大，導電能力就越強。得出電離的概念：物質溶于水后或受熱熔化時，離解成能夠自由移動的離子的過程。之后，教師提出問題：如何表示氯化鈉的電離呢？引領學生學習電離的表示方法——電離方程式，著重分析氯化鈉的電離方程式NaClNa++Cl-，強調原子守恒和電荷守恒，隨后要求他們寫出硫酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鋇、硫酸銅、氯化鋇的電離方程式，使其從電離的角度重新認識酸堿鹽。

五、合理應用微型實驗，開展研究學習活動

在新課程標準下，教育教學的首要任務是全面發展學生的素質，不僅要求全面培養學生的學習素養，還對思維能力提出更高的要求，并注重他們手、腦、口的配合，真正關注其綜合素質的改善。在高中化學教學過程中，通過對微型實驗改進與實踐的研究，發現微型實驗能為學生提供更為廣闊的思考空間，大腦與雙手均被調動起來，使其結合微型實驗開展研究性學習，助推他們更好地理解實驗現象及本質之間的聯系，最終深刻掌握相關理論知識。

例如，“硫及其化合物”內容主要包括：硫、二氧化硫和硫酸的性質，硫酸根離子的檢驗，不同價態含硫物質的轉化等。在研究硫酸的性質時，教師可指導學生操作“糖蛇”實驗：（1）先往大罐頭瓶內的小燒杯中加入適量的蔗糖和少量的蒸餾水，緊接著運用玻璃棒將糖調和為糊狀，然后小心地加入適量的濃硫酸并運用玻璃棒緩慢攪動液體。（2）當蔗糖變黑時，迅速蓋上雙孔大橡膠塞，玻璃棒要留在小燒杯中，大橡膠塞上吊著一塊品紅試紙，可以看到蔗糖由白色逐漸變成黑色，迅速膨脹并釋放出大量氣體，大量熱量也因此產生，品紅試紙慢慢褪色，當氣體被吸收完后取出玻璃棒，可以觀察到生成疏松多孔狀的黑物質。最后師生共同分析上述微型化學實驗原理，即濃硫酸具有一定的脫水性特征，當其和白色蔗糖相遇時，濃硫酸會根據水的組成比例適當脫去糖中的氧與氫兩種元素，經脫水后的糖會游離出碳，因濃硫酸自身的氧化性較強，所以會氧化部分被游離出的碳并在此基礎上生成SO2和CO2等氣體，此時混合物體積會迅速膨脹，SO2氣體會造成品紅試紙褪色。

六、巧妙引入微型實驗，促使學生深度探究

針對高中化學教學而言，以往的教學模式以“填鴨式”教學為主，教師結合自身多年的教學經驗和備考經歷，歸納課本中的化學原理與問題，一起灌輸給學生，使其死記硬背這些知識點，遇到難理解的知識就通過題海戰術加強訓練，但是他們的效果并不明顯，往往停留在表層。高中化學教師可以依據教學目標巧妙引入微型實驗，指引學生結合微型實驗學習新知識，促使他們探究化學原理、性質與規律，使其探究性學習能力得以強化。

比如，在講授“氨和銨鹽”過程中，教師先講述：當前市面上出現大量且應用廣泛的制冷劑種類，例如氟利昂、氨是空調常用制冷劑，尤其氨為廣泛應用的中壓中溫制冷劑類型，氨作為制冷劑，是利用什么性質？有什么缺點？組織學生思考與交流，使其結合所學知識知道氨氣易液化變為液體，且液氨變為氣體時會吸收大量的熱，缺點是有刺激性氣味、有毒，會因燃燒引發爆炸。接著，教師操作微型實驗“噴泉實驗”：將氨氣灌入干燥圓底燒瓶中，運用帶有預先吸入水的膠頭滴管和玻璃管的橡膠牢固地將瓶口塞緊，緊接著將圓底燒瓶倒置，在盛水（預先在水中滴入少量酚酞溶液）的燒杯中插入玻璃管，然后打開彈簧夾，對膠頭滴管進行擠壓，此時燒瓶中會流入水，由學生觀察和描述現象，可以看到水往上面噴灑，形成一個微型噴泉，引導學生分析上述實驗現象原因，即為氨氣與水接觸后溶解在水中，容器因此產生負壓，所以在大氣壓作用下有更多的水從另一入口處緩慢流入，噴泉效應因此產生。通過微型實驗讓學生了解到氨氣具有溶于水的性質，使其產生繼續探究氨氣其他性質的渴望，驅使他們深度探究。

七、積極開辟第二課堂，拓展微型實驗范圍

微型實驗具有便于攜帶、操作簡單等特點，不僅適用于學生在課堂上探究相關實驗現象和原理，還可以將他們的課余時間充分利用起來，有效開闊學習空間，使其學習視野變得更為廣闊。具體到高中化學教學來說，為更好地改進和應用微型實驗，教師除在課堂上做好微型實驗的設計和教學外，還要積極開辟第二課堂，引領學生在家中或者在校期間的課余時間進行一些微型實驗的探究，拓展他們的學習范圍，增強他們的化學認知。

例如，在進行“金屬材料”教學時，課內環節，教師帶領學生學習常見金屬元素銀、銅、金、鋁、鋅、鐵、鉛和鎂等的物理性質，使其學會區分金屬和非金屬，了解合金的相關性質，讓他們知道合金比純金屬的用途更為廣泛。當學習完課本中的知識后，教師可以積極開展課外活動，要求學生在家中操作“金屬性質誰更強”的微型實驗，用到白醋、鋁片、鐵片、銅片、剪刀、砂紙與玻璃杯等常見的家庭用品，先用三個小玻璃杯各取適量的白醋，用砂紙將鋁片、鐵片、銅片打磨光亮，再用剪刀將三種金屬分別剪去少量，也投入到白醋中，他們可以看到盛放鐵片與鋁片的玻璃杯中產生氣泡，盛放銅片的玻璃杯中不會產生氣泡，且盛放鐵片的玻璃杯中的溶液顏色變成淺綠色，然后用剪下的鋁片放置到盛放鐵片的玻璃杯中，充分震蕩，能夠看到鋁片表面出現灰黑色固體，溶液顏色由淺綠色變成無色。隨后教師要求學生根據觀察到的微型實驗現象判斷這三種金屬的活動性，最終得到活動性鋁＞鐵＞銅的結論，使其進一步了解常見金屬的性質，拓展他們的學習范圍，開闊知識視野。

綜上所述，在高中化學教學活動中，因為考慮到常規化學實驗所消耗的原料較多，成本較大，甚至對環境的污染更大，所以說改進與實踐微型實驗很有必要，教師應結合具體教學需求與學生實際情況引入微型實驗，作為理論知識的補充，使其接受最終的實驗效果，有助于自身化學知識體系的構建與形成，提升他們的學習成效。